地铁施工中深基坑支护新技术浅析

杜 红 燕

(太原市市政公用工程质量监督站，山西 太原　030012)

0　引言

我国地铁施工中深基坑支护技术从20世纪90年代以来得到了快速发展，深基坑支护技术主要是通过采用新的支护手段和工艺对深基坑进行支撑和支护，达到保护基坑稳定和施工安全的目的。早期的深基坑支护技术以地下主体工程施工为主，但是缺乏理论支持和指导。随着科学技术的发展，深基坑支护技术已成为地铁工程深基坑施工的基本要点，2012年国家颁布JGJ 120—2012建筑基坑支护技术规程为深基坑支护技术提供理论支持。深基坑土体在开挖过程时，一般会发生土体位移的情况，如果土体位移过大，会导致邻近基坑的设施或者地下结构等产生严重的事故。因此，对地铁施工中深基坑支护新技术的研究就显得很有必要。工程中深基坑支护技术包含复合土钉墙支护技术、双排桩结构支护技术、型钢水泥土搅拌墙支护技术和锚杆施工支护技术。深基坑支护技术是地铁施工安全的重要保证，是地铁施工建设质量的有效保证。

1　深基坑支护技术存在的问题

地铁施工主要是针对交通拥堵和人口激增的问题而进行的，因此地铁施工的施工场地比较狭窄，且属于典型的地下交通工程，地铁施工对施工的技术要求较高，因此深基坑支护技术也要求较高。其次，地铁施工属于市政交通工程的范畴，势必会面临对周边建筑的影响，地铁深基坑支护不当很容易导致地表建筑的下沉。因此，地铁施工中的深基坑支护技术必须要严格考虑施工的地质条件和城市环境对施工的影响。对于地铁施工中的深基坑支护依然存在以下三个问题：

第一，土体受到的载荷参数很难确定。根据施工经验表明，对深基坑支护安全性影响的主要原因是地铁承受的土体压力。但是土体参数随着地质情况的变化而变化，因此土体受到的载荷参数，如粘聚力、内摩擦角和含水率也很难确定。同时，计算土体受到的载荷有很多计算方法，因此选取合理的计算方法是非常关键的。

第二，深基坑支护结构和施工质量问题容易导致渗漏。在地铁深基坑支护施工过程中，如果支护结构存在支护不当的问题，很容易导致支护结构背后土体的塌陷。支护结构的施工质量问题主要有：支护材料的质量缺陷导致的材料的强度不足，施工不当导致的断桩和沉陷等。这些问题的发生往往伴随着很严重的工程事故，因此保证支护结构的施工工艺和施工质量是非常重要的。

第三，地铁施工上方的建筑容易导致塌陷。对于地铁施工来说，势必会对地面和建筑物的塌陷产生影响。如果地面和建筑物的塌陷控制在一定的范围内，这在工程施工中是可以接受的，但是如果地表塌陷过大，这就会导致地铁线路和上方建筑物的严重危害。因此我们要综合考虑所有因素，尽量使地表塌陷降到最小。

2　深基坑支护新技术

深基坑支护技术通过三十年的发展，由简单的板桩支护技术发展为很多种支护技术，包括复合土钉墙支护技术、双排桩结构支护技术、型钢水泥土搅拌墙支护技术和锚杆施工支护技术等。

2.1　复合土钉墙支护技术

传统土钉墙支护技术本质为在施工过程中对土体通过加筋进行支护。复合土钉墙支护技术本质是从传统土钉墙支护技术的基础上发展而来的，其工艺主要采用水泥土搅拌桩、预应力锚杆等设备与传统土钉墙结合而成，其施工具有施工方便、设备简单和经济效益显著等优点，复合土钉墙支护技术主要适用于非软土体深基坑，基坑安全级属于二级或者三级的工程。复合土钉墙支护技术的主要施工步骤为:首先对土钉的制作，其次土钉的成孔，最后土钉的送入以及喷射混凝土施工。对于软土体深基坑，复合土钉墙支护技术容易造成支护结构产生较大位移甚至导致整体结构的破坏，但是通过施工经验来说，复合土钉墙支护技术可以适用于深度为5 m～6 m的软土体深基坑。对于软土体深基坑的支护施工，工程中主要通过水泥土搅拌桩等支护设备来提高土体的载荷强度、耐久性和持续时间，采用此类超前支护结构，此结构具有很长的接触深度，接触深度越长，基坑的稳定性越高。对于非软土体深基坑的支护施工，工程中主要通过预应力锚杆等支护设备来降低土体的沉降，根据工程经验，复合土钉墙支护技术可以使土体的沉降降低40%～50%。

2.2　双排桩结构支护技术

双排桩结构支护结构本质为由两排支护桩和横梁组成的刚架组成的支护结构，该支护技术主要具有等横向强度大、施工简单、受制条件小、占地小等优点。因此，在部分工程中无法使用其他的支护方式时可以采用该技术，该支护技术在近些年来受到了广泛的使用，并取得了良好的效果。双排桩结构支护技术具有施工方便、施工周期短、适用性广和工艺简单等优点。双排桩结构的接触强度可以通过支护桩与土体之间建立的力学平衡方程得到，力学平衡方程考虑土与桩自重的抗倾载荷因子。在横向荷载作用下，前排支护桩受到纵向弯矩、横向剪力和压力作用，其产生向下的位移；后排支护桩受到纵向弯矩、横向剪力和拉力作用，其产生向上的位移，其产生的水平位移和弯矩与双排桩的纵向挠度为线性方程。在实际的工程强度校核过程中，双排桩模型通过一定的假设可以简化为平面刚架结构，在计算过程中，应考虑双排桩与土体之间的载荷反力与结构变形关系，并考虑土与桩自重的抗倾载荷因子和初始应力。

2.3　型钢水泥土搅拌墙支护技术

型钢水泥土搅拌墙(SMW工法)由型钢和水泥土混合固结而成的支护设备，一般来说型钢水泥土搅拌墙支护技术适用于抵抗过大的侧向和地下水压力的工程。施工的过程主要为：首先将支护部分土体切碎，并注入水泥浆等固化剂搅拌均匀，然后在凝固之前在搅拌料内嵌入型钢，凝固之后就形成水泥土搅拌墙。型钢作为挡土结构，水泥土作为截水结构。型钢水泥土搅拌墙的工艺特点主要是施工方便，无污染，对周围土体的危害较小，对周边环境和设施造成扰动少，同时该技术具有很好的防水性，并且工程造价低，工程价格比双排桩结构支护技术节省15%～35%。

2.4　锚杆施工支护技术

锚杆施工支护技术为将金属杆柱打入土体预先钻好的孔内，利用其金属杆柱头部、金属杆体和金属杆柱尾部的结构，将金属杆柱与土体通过水泥浆结合在一起达到支护作用和补强效果。锚杆施工支护技术具有成本低、施工周期短、工艺简单和占用很少的施工场地等优点。锚杆施工支护技术的施工过程主要为：首先，工程技术员通过图纸设计和规划确定锚杆的打入位置，确定钻杆的打入倾角和打入高度；其次，通过锚杆钻机钻好相应的孔，注入水泥浆护壁，将金属杆柱打入土体预先钻好的孔内或者穿入钢绞线；最后，对孔和杆柱进行补浆、凝固。在钻孔过程中，若遇到大型石块或者障碍物应该立刻停钻。

3　结语

地铁施工中深基坑支护技术在我国的地下工程施工中具有重要的意义。本文通过深基坑支护技术存在的问题出发，详细介绍了复合土钉墙支护技术、双排桩结构支护技术、型钢水泥土搅拌墙支护技术和锚杆施工支护的技术过程和特点。深基坑支护新技术对于保证地铁工程项目的顺利实施具有显著意义。

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